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第3节 原子结构的模型
考点一、原子结构模型的建立
（一）原子结构模型的建立
时间 模型类型 科学家 模型说明 建立模型的依据
1803 实心球模型 道尔顿(英国) 认为原子是一个实心球体 猜测
1897 枣糕模型(又叫西瓜模型) 汤姆生(英国) 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干那样镶嵌其中 汤姆生发现电子，且测得电子带负电，而原子显电中性
1911 核式结构模型(又叫行星模型) 卢瑟福(英国) ①原子的大部分体积是空的②在原子的中心有一个很小的原子核③原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动 a粒子轰击金属箔实验
1913 分层模型 玻尔(丹麦) 电子在原子核外空间的一定轨道上分层绕核做高速的运动 带负电的电子只能在原子内的一些特定稳定轨道上运动
建立模型往往需要有一个不断完善 、不断修正的过程，以使模型更接近事物的本质。
（二）原子的构成
原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构成的。电子在原子核外空间做高速运动，一个电子带一个单位负电荷，原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷总数相等，电性相反，因此原子呈电中性。
（三）原子核与原子大小的比较
原子很小，原子核更小。原子核的半径大约是原子半径的十万分之一，原子核的体积虽然很小，但它几乎集中了原子的全部质量。
【能力拓展】卢瑟福的a粒子轰击金属箔实验
如图所示，a粒子是一种带正电荷的粒子，用它轰击金属箔，发现多数x粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向，但有极少数a粒子发生了较大角度的偏转，甚至有个别的a粒子被弹回。实验结论:
①原子核体积很小，原子内部有很大空间，所以大多数a粒子能穿透金箔；
②原子核带正电，a粒子途经原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向；
③原子核的质量比a粒子大得多，当a粒子碰到体积很小的原子核时被弹了回来。
典例1：（2024八下·长兴期末）为破解原子内部结构的奥秘，一代又一代科学家进行了不懈地探索。
史料一：1897年，英国科学家汤姆生通过实验发现了带负电的电子，并推测原子中还有带正电的粒子，从而建立了西瓜模型。
史料二：1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验，发现如下现象：
①绝大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向；②有小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少部分a粒子被弹了回来。从而建立了原子核式结构模型。
史料三：1913年，丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动。
（1）根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像如图所示，其中符合实验现象的图像是 ．
（2）从原子结构模型的建立过程中，我们发现____。（可多选）
A．汤姆生、卢瑟福等科学家都是在实验的基础上，通过推理和想象建构原子模型
B．卢瑟福的原子核式结构模型推翻了汤姆生对原子内部结构的所有观点
C．玻尔改进了卢瑟福的原子结构模型，使人们对原子结构的认识达到了完美的境界
D．建立模型往往需要有一个不断完善、不断修正的过程，以使模型更接近事物的本质
【答案】（1）A
（2）A；D
【解析】（1）根据“ ①绝大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向；②有小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少部分a粒子被弹了回来 ”分析即可；
（2）根据自己对科学探究的认识判断。
【解答】 （1）金原子核质量比α粒子大很多，且体积很小，所以当α粒子正碰到金原子核被弹了回来，且是很少被弹回，金原子核质量比α粒子大很多，当α粒子正碰到金原子核被弹了回来，能说明原子内部绝大部分是空的，故A正确，B、C、D错误。
故选A；
（2）A.汤姆森、卢瑟福两位科学家都是在实验的基础上，通过推理和想象建构原子模型，故A正确；
B.19世纪末，汤姆生发现了电子，认为原子是枣糕式模型，卢瑟福能过α粒子散射实验验证了原子的核式结构模型，卢瑟福的原子核式结构模型不是推翻了汤姆生对原子内部结构的所有观点，故B错误；
C.卢瑟福的原子模型在当时是认为正确的，但随着科学的发展，技术的进步，发现卢瑟福的原子模型也不全对，玻尔改进了卢瑟福的原子结构模型，但并没有使人们对原子结构的认识达到完美的境界，故C错误；
D.建立模型往往需要有一个不断完善、不断修正的过程，以使模型更接近事物的本质，故D正确。
故选AD。
变式1：（2024八下·余杭期末）如图是卢瑟福将带正电的α粒子流轰击金箔后的运动轨迹示意图，其中能说明原子质量几乎全部集中在原子核内的轨迹（ ）
A．a B．b C．c D．d
【答案】C
【解析】原子是由原子核和核外电子构成的。原子核是由质子和中子构成的，原子核几乎集中了所有原子的质量，原子核带正电。原子核在原子中所占的空间很小。
【解答】 因为原子核带正电，占据的空间很小，集中了几乎所有原子的质量，所以当带正电的α粒子流轰击金箔后，遇到原子核会改变方向，被反弹回来，所以它的轨迹是c，故C符合题意，A、B、D不合题意。故选C。
变式2：（2023八下·金华期中）人们为了解释原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。1803年，道尔顿提出原子概念，他认为一切物质都是由原子构成的。1897年，汤姆生发现原子中存在一种带负电荷的粒子，证明原子是可以再分的，又提出了“面包模型”。1911年，英国科学家卢瑟福为探索原子的内部结构，用带正电的α粒子轰击金属箔，发现如下现象：①大多数α粒子能穿透金属箔而不改变原来的运动方向；②有小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少部分α粒子被弹了回来。请回答：
（1）汤姆生发现的粒子是 。
（2）卢瑟福的α粒子轰击金属箔实验的上述现象中，能证明原子核带正电的现象是 （填序号）。
（3）通过实验，卢瑟福认为“原子的大部分质量都集中到了中心一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是 。
【答案】（1）电子 （2）② （3）原子核
【解析】本题主要考查 α粒子的散射实验，证明原子的质量集中在内部的原子核上且带正电，原子核所占的空间并不大。
【解答】（1）汤姆森发现的是带负电荷的电子；
（2）α粒子本身带正电，故在2中相互排斥可说明原子核带正电；
（3）原子内部质量集中的地方为原子核。
故答案为：（1）电子；（2）② ；（3）原子核
变式3：电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢 1910年英国科学家卢瑟福做了著名的粒子轰击金箔实验，如图所示。
实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大角度的偏转，极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
猜想与假设：α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样，运动方向不会发生明显的改变。除非原子的大部分质量集中到一个很小的结构上，否则大角度的偏转是不可能的。
解释与结论：
（1）大多数α粒子不改变原来的运动方向，说明 。
（2）若原子的质量和正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就 。
（3）卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是 。
（4）根据α粒子散射实验结果，以下原子结构图示最合理的是____。
A． B． C．
【答案】（1）原子内部是空旷的，而且空旷的体积所占比例非常大
（2）不会大角度偏转
（3）原子核
（4）C
【解析】根据题意，原子的结构，原子的质量主要集中在原子核上分析。
【解答】（1）大多数粒子不改变原来的运动方向，说明原子内部是空旷的，而且空旷的体积所占比例非常大。
（2）若原子的质量和正电荷在原子内均匀分布，则极少数粒子就不会大角度偏转。
（3）卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是原子核。
（4）根据题意，卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到一个很小的结构上”中的“很小的结构”原子核，
故答案为：C。
考点二、揭开原子核的秘密
（一）原子核的构成
(1)原子核是由更小的两种粒子一质子和中子构成的(氢原子除外）
(2)原子核带正电，原子核中一个质子带一个单位正电荷，中子不带电；核外电子带负电，一个电子带一个单位负电荷。而原子呈电中性，因此质子数 = 核外电子数。
(3)科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数。核电荷数 = 质子数。
（二）构成原子的各种粒子之间的关系
(1)原子中，核电荷数=质子数=核外电子数。如氧原子核内有8个质子，则氧原子核带8个单位正电荷(即+8)， 即核电荷数为8，而核外电子数也为8。
(2)中子数不一定等于质子数。如钠原子的质子数为11，中子数为12，两者并不相等。
(3)原子核内一定有质子， 但不一定有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而没有中子。
（三）质子、中子和电子的质量比较
原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小，原子的质量主要集中在原子核上。
【拓展提高】
科学家又对质子和中子的构成进行了研究，发现质子和中子都是由更微小的基本粒子-夸克构成的。夸克还可以再分。有关夸克的结构和性质还在研究中。
典例1：（2023八下·嘉兴期末）2019年，俄罗斯的科学家找到了一种新的元素，暂定名为Uue，其质子数为119，中子数为180。下列关于Uue的说法错误的是（ ）
A．Uue原子核外电子数为119 B．相对原子质量为299
C．Uue核电荷数为180 D．Uue原子呈电中性
【答案】C
【解析】根据原子中质子数＝核电荷数＝电子数，相对原子质量＝质子数+中子数分析。
【解答】A、Uue原子核外电子数为119 ＝质子数＝119，不符合题意；
B、相对原子质量＝质子数+中子数＝299 ，不符合题意；
C、Uue核电荷数＝质子数＝119，符合题意；
D、Uue原子中质子数＝电子数，呈电中性 ，不符合题意；
故答案为：D。
变式1：（2024八下·杭州期末）2024年5月嫦娥六号探测器登陆月球背面采样，科学研究院团队将对嫦娥六号采集的月壤样品中存在的钛（Ti）含量进行研究。Ti的相对原子质量为49，核外电子数为是22。则钛原子的质子数为（ ）
A．71 B．49 C．27 D．22
【答案】D
【解析】原子中核电荷数=核内质子数=核外电子数。
【解答】 由题意可知，Ti的核外电子数为是22，根据“原子中核电荷数=核内质子数=核外电子数”可知，故其核内质子数为22。故选D。
变式2：小柯学习科学知识时很懂得联想和类比。他想，书本上说卢瑟福研究发现的原子结构模型叫太阳系模型，如果把八大行星看作是原子中的八个核外电子的话，那么（ ）
A．“太阳”相当于一个原子
B．“太阳”中肯定有八个中子
C．“太阳”中肯定有八个质子
D．“太阳系”相当于一个碳原子
【答案】C
【解析】根据原子结构的知识分析判断。
【解答】将太阳系看作一个原子，则中间的太阳相当于原子核，周围的八大行星相当于八个核外电子。根据“质子数=核外电子数”可知，其中一定有八个质子，而中子数不能确定，故C正确，A、B错误；
根据“质子数=原子序数”可知，“太阳系”相当于氧原子，故D错误。
变式3：（2023八下·柯桥期末） 1854年法国化学家德维尔在实验室中意外地发现一种新元素。已知该元素的一个原子中含有40个微粒，其中14个微粒不带电，则该原子的质子数是 个，中子数是 个。
【答案】13；14
【解析】原子一般是由质子、中子、电子构成的，其中中子不带电，一个质子带一个单位的正电荷，一个电子带一个单位的负电荷，在原子中，质子数=电子数。
【解答】该原子中含有40个微粒，其中14个微粒不带电，也就是说有14个中子，则该原子的质子数是40-142=13。所以含有13个质子，14个中子。
考点三、带电的原子-离子
（一）离子
带电的原子或原子团。原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的原子集团，在许多化学反应中作为一个整体参加反应。
（二）离子的分类
(1)阳离子:带正电荷的原子或原子团，如钠离子铵根离子。
(2)阴离子:带负电荷的原子或原子团，如氯离子硫酸根离子。
（三）离子的形成
一般来说，金属原子容易失去最外层电子变成阳离子，非金属原子容易得到电子变成阴离子。
（四）原子与离子的比较
项目 原子 离子
阳离子 阴离子
结构关系 质子数 = 电子数 质子数 > 电子数 质子数 < 电子数
电性 呈电中性 带正电 带负电
相互转化 同种元素的原子和离子的原子核相同，原子得、失电子后形成阴、阳离子
（五）氯化钠的形成
钠在氯气中燃烧时，钠原子失去1个电子形成带正电荷的钠离子，氯原子得到1个电子形成带负电荷的氯离子。带相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，构成了呈电中性的氯化钠。
典例1：金属钠的化学性质很活泼，很容易与空气中的水蒸气、氧气等物质反应，它需要浸泡于液体石蜡、矿物油和苯系物中密封保存，大量钠通常在铁桶中充氩气密封保存。在纯度要求不高且少量保存时可浸入煤油中，如实验室保存。但是金属钠与氯气反应生成氯化钠后，钠离子相对稳定。请查阅相关资料，分析钠离子与钠原子化学性质不同的原因。
【答案】钠原子和钠离子的元素种类相同，但核外电子数不同，特别是最外层电子数不同，故化学性质不同。钠原子很容易失去最外层的一个电子，表现出很强的活动性，化学性质不稳定，而钠离子的化学性质就比较稳定。
【解析】根据由原子变成的离子与原子质子数相同，电子数不同，元素种类由质子数决定，元素化学性质由最外层电子数决定分析。
变式1：（2024八下·长兴月考）对 Mg和Mg2+认识正确的是 ( )
A．Mg和Mg2+不是同一种元素 B．Mg和Mg2+化学性质不同
C．Mg2+比Mg少两个质子 D．Mg2+比Mg多两个电子
【答案】B
【解析】根据镁原子和镁离子的转化分析判断有关的说法。
【解答】 镁原子失去两个电子形成了镁离子。
A、Mg和Mg2+的质子数相同，属于一种元素，故A错误；
B、Mg和Mg2+的最外层电子数不同，化学性质不同，故B正确；
C、Mg比Mg2+的质子数相同，故C错误。
D、镁原子失去两个电子形成了镁离子，所以Mg2+比Mg少两个电子，故D错误；
故选：B。
变式2：钠原子失去一个电子得到钠离子。钠原子与钠离子相比，下列说法中正确的是( )。
A．核外电子数相同 B．核内中子数不同 C．电性相同 D．属于同一种元素
【答案】D
【解析】根据钠原子和钠离子的结构，它们的质子数和电子数分析。
【解答】A. Na+是钠原子失去一个电子后形成的，核外电子数比钠原子少了一个电子，故错误；
B. 因Na+是钠原子失去一个电子后形成的最外层有8个电子的稳定结构，只是电子发生了改变，核内中子数不变，故错误；
C. Na+是钠原子失去一个电子后形成的最外层有8个电子的稳定结构，而钠原子不显电性，故错误；
D. Na+是钠原子失去一个电子后形成的，Na+比Na少一个电子，但质子数不变，所以属于同种元素，故正确；
故答案为：D。
变式3：（2023八下·下城期中）（1）如图为某粒子R的结构示意图：
①当x＝10+y时，该粒子为 （填“原子”或“阳离子”或“阴离子”）。
②若该结构示意图表示的粒子是Cl﹣，则y＝ 。
【答案】（1）原子；8
【解析】（1）根据原子中质子数＝电子数，相对稳定结构是最外层为8个电子的结构（第一层为最外层2个）分析。
【解答】（1）①当x＝10+y时，质子数＝电子数，该粒子为原子。 ②若该结构示意图表示的粒子是Cl﹣，氯离子是氯原子得一个电子达到的相对稳定结构，y＝ 8.
考点四、原子的“孪生兄弟”
（一）元素
具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子总称为元素。如氧元素就是所有核电荷数为8的氧原子的总称，氢元素就是所有核电荷数为1的氢原子的总称。
（二）同位素
(1)定义:原子核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子互为同位素原子。
(2)同位素原子是一种元素的不同种原子。如三种氧原子:氧-16、氧-17、氧-18的质子数均为8，中子数分别为8、9、10，因此它们都属于氧元素，不同的是其核内的中子数。
(3)同位素原子的表示方法
为了区分元素的同位素原子，常用原子符号(AzX)表示，其中X表示原子种类，Z表示质子数，A表示质子数和中子数之和。如氢有氕(11H)、氚(21H )氚(31H)三种同位素。
(4)同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。如质谱分析中，用稳定同位素原子作为示踪原子；核潜艇利用铀的同位素裂变释放的能量作为动力；利用放射性同位素对一些脏器进行扫描，诊断肿瘤等疾病；根据放射性同位素的半衰期，进行古董鉴定。
典例1：（2023八下·杭州期末）如图表示四种原子的结构模型(“·”、”O”和”●”分别表示电子、中子、质子)，下列说法正确的是（ ）
A．甲、丙的核电荷数不同 B．甲、丙为同一种原子
C．乙、丁属于同一种元素 D．甲、乙互为同位素原子
【答案】C
【解析】①甲原子核外有1个电子，原子核有1个质子和2个中子，乙原子核外有2个电子，原子核有2个质子和2个中子，丙原子核外有1个电子，原子核有1个质子，丁原子核外有2个电子，原子核有2个质子和1个中子。
②科学上把具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子总称为元素，题图中甲和丙（乙和丁）属于同一种元素。
③原子中核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子统称为同位素原子，题图中甲和丙（乙和丁）互为同位素原子。
④在原子中：核电荷数=质子数=核外电子数。
【解答】
A.据图可知，甲和丙原子核中质子数相同，即核电荷数相同，故A错误；
B.据图可知，甲和丙原子核中中子数不同，不属于同种原子，故B错误；
C.据图可知，乙丁丙原子核中质子数相同，属于同一种元素，故C正确；
D.据图可知，甲和乙原子核中质子数不同，不属于同种元素，故不是同位素原子，故D错误；
变式1：（2024八下·临平月考）据科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的He－3，其原子核中质子数为2、中子数为1。而地球上的氦主要以He－4（比He－3多一个中子）形式存在。下列说法正确的是（ ）
A．He－3的相对原子质量为3克 B．He－3的原子核外有3个电子
C．He－3和He－4的原子质量相同 D．He－3和He－4核外电子数相同
【答案】D
【解析】A.相对原子质量没有单位g；
BD.原子中核外电子数等于质子数；
C.原子的相对原子质量与原子的质量成正比。
【解答】 A.He-3原子核内有2个质子和1个中子，则He-3的相对原子质量为：2+1=3，没有单位g，故A错误；
B.原子中，核内质子数=核外电子数，He-3原子核中质子数为2，则He-3原子核外有2个电子，故A错误；
C. 原子的相对原子质量与原子的质量成正比，He-3和He-4的相对原子质量不同，则He-3和He-4的原子质量不同，故C错误；
D.He-3和He-4的质子数相同，而核外电子数等于质子数，那么二者核外电子数相同，故D正确。
故选D。
变式2：（2024八下·义乌月考） 2023年5月 29 日在神舟十六号载人飞行任务新闻发布会上，我国宣布将在2030年前实现中国人首次登陆月球。月球的矿产资源极为丰富，以铁为例，仅月面表层5cm厚的沙土中就含有上亿吨铁，这里的“铁”指的是 (填“元素”、“分子”或“原子”)，已知铁原子的核电荷数为26，则铁原子的核外电子数是 。探测还发现月球上有大量可开采的氦-3，它是一种高效的核聚变燃料。而地球上的氦元素主要以氦-4形式存在，这两种原子互为 原子。
【答案】元素；26；同位素
【解析】根据物质是由元素组成的，在原子中，质子数=和电荷数=核外电子数，同位素的定义分析。
【解答】物质是由元素组成的，物质中的“铁”不能以单质、分子、原子形式存在，这里的“铁”指的是元素，在原子中，质子数=和电荷数=核外电子数，铁原子的核电荷数为26，则铁原子的核外电子数是 26。探测还发现月球上有大量可开采的氦-3，它是一种高效的核聚变燃料。而地球上的氦元素主要以氦-4形式存在，这两种原子互为同位素原子。
变式3：（2023八下·浙江期中）小明同学收集了一些微粒的资料，请你和他一起根据表格数据回答下列问题。
粒子名称 质子数 中子数 电子数
A 14 14 14
B 26 30 24
C 14 14 18
D 14 18 14
（1）表格中属于互为同位素原子的是 。
（2）已知微粒B是铁元素的一种微粒，根据表格信息写出微粒B的符号 。
（3）比较C与D两种微粒，其中质量较大的是 。
【答案】（1）A和D （2）Fe2＋ （3）D
【解析】（1）根据同位素的定义分析；
（2）原子失去电子带正电荷，得到电子带负电荷，据此根据表格确定离子所带的电荷数，进而写出对应微粒的符号。
（3）相对原子质量越大，则原子的实际质量越大。
【解答】（1）同位素原子具有相同的质子数和不同的中子数，则表格中属于同位素原子的是A和D。
（2）根据表格可知，微粒B的质子数为26，电子数为24，即铁原子失去2个电子带2个单位的正电荷，写作 Fe2＋ ；
（3）根据表格可知，C的相对原子质量为14，D的相对原子质量为18，则质量较大的是D。
1．（2024八下·温州期中）人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期。以下是不同时期科学家提出的原子结构模型 （如图所示），其中符合原子结构模型建立先后顺序的是
①玻尔：分层模型 ②卢瑟福：核式结构 ③汤姆生：面包模型
A．①→②→③ B．③→②→① C．①→③→② D．③→①→②
【答案】B
【解析】1904年汤姆生提出了葡萄干面包原子模型；1911 年卢瑟福提出带核的原子结构模型；1913年玻尔提出轨道式原子模型。
【解答】1904年汤姆生提出了葡萄干面包原子模型；1911 年卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913年玻尔提出了轨道式原子模型（即分层结构模型）。
所以，先后顺序为③→②→①。
故答案为：B。
2.（2024八下·余杭期末）2023年10月3日，我国科学家发现战略性关键金属新矿物——铌包头矿。铌包头矿富含铌等元素。铌原子的核电荷数为41，相对原子质量为93，则该原子核内质子数为（ ）
A．41 B．52 C．93 D．134
【答案】A
【解析】根据质子数=原子序数=核电荷数=核外电子数分析判断。
【解答】根据题意可知， 铌原子的核电荷数为41， 根据“质子数=核电荷数”可知，该原子核内的质子数为41。故选A。
3．（2023八下·滨江期末）16O和18O是氧元素的两种同位素原子，则由16O构成的氧分子和由18O构成的氧分子，不同的是（ ）
A．质子数 B．中子数 C．电子数 D．氧原子个数
【答案】B
【解析】根据16O和18O是氧元素的两种同位素原子质子数、电子数相同，中子数不同分析。
【解答】16O和18O是氧元素的两种同位素原子，则由16O构成的氧分子和由18O构成的氧分子，质子数、电子数、氧原子个数都相同，中子数不同。
4．（2024八下·温州月考）月球上的土壤含有丰富的氦-3，氦-3是理想的核聚变燃料，地球上的氦元素主要以氦-4形式存在。氦-3和氦-4互为同位素原子(如右图)，它们不相同的是 ( )
A．质子数 B．中子数 C．电子数 D．原子数
【答案】B
【解析】根据同位素的定义分析判断。
【解答】具有相同质子数和不同中子数的原子成为同位素原子，则氦-3和氦-4互为同位素原子，它们不相同的是中子数，故B正确，而A、C、D错误。
5．（2024八下·余杭期中） 中国计划在2030年前实现载人登陆月球。月球土壤中含量较高的元素有氧、硅和铁等，氧元素与铁元素的本质区别是( )
A．质子数不同 B．中子数不同
C．质量不同 D．相对原子质量不同
【答案】A
【解析】根据元素的定义分析；
【解答】元素是具有相同核电荷数即质子数的一类原子的总称，故 氧元素与铁元素的本质区别是 质子数不同 ，故选：A。
6．（2024八下·嘉兴期末）科学家通过艰辛的探索，揭示了原子结构的秘密。如图为原子结构的行星模型，该模型不能反映的是（ ）
A．原子由原子核与电子构成
B．电子在原子核外空间绕核运动
C．原子核中质子数与核外电子数相等
D．原子核体积只占原子的很小一部分
【答案】C
【解析】根据原子结构的知识，结合图片反映的信息分析判断。
【解答】 A.原子由原子核与电子构成，故A正确不合题意；
B.电子在原子核外空间绕核运动，从行星模型无法反映出来，故B符合题意；
C.原子核中质子数与核外电子数相等，故C正确不合题意；
D.原子核体积只占原子的很小一部分，故D正确不合题意。
故选B。
7．（2024八下·拱墅期末）1911年，英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得到了如图所示的实验现象。该实验不能得出的结论是（ ）
A．原子中原子核的体积很小 B．原子中原子核的质量较大
C．原子中原子核带正电 D．原子核由质子和中子构成
【答案】D
【解析】根据α粒子轰击金属箔实验的现象以及对此作出的推断进行分析。
【解答】 A.带正电的α粒子轰击金属箔，大多数α粒子不改变原来的方向直接通过，说明原子中原子核的体积很小，故A正确不合题意；
B.带正电的α粒子轰击金属箔，极少数α粒子被反弹回来，说明α粒子碰到的原子核的质量比较大，故B正确不合题意；
C.带正电的α粒子轰击金属箔，有极少数α粒子被反弹回来，说明α粒子碰到的原子核带正电荷，故C正确不合题意；
D.带正电的α粒子轰击金属箔，不能证明原子核是由质子和中子组成，故D错误符合题意。
故选D。
8．（2024八下·苍南期末）核废水中含有大量的氚，一旦进入人体可能会对人造成辐射损害．氕原子和氚原子结构如图所示，下列说法正确的是（ ）
氕原子 氚原子
A．氕原子与氚原子相对原子质量相同
B．氕原子与氚原子的核外电子数不同
C．氕原子与氚原子的质子数相同
D．氕原子与氚原子的中子数相同
【答案】C
【解析】根据图示确定氕原子和氚原子的构成，相对原子质量＝质子数+中子数分析。
【解答】A、 氕原子与氚原子中子数不同，相对原子质量不相同 ，不符合题意；
B、 氕原子与氚原子的核外电子数相同 ，不符合题意；
C、氕原子与氚原子的质子数相同，符合题意；
D、 氕原子与氚原子的中子数不相同 ，不符合题意；
故选C。
9．用“”“”“”分别表示质子、中子和电子，下图表示四种原子的结构模型。下列有关说法中正确的是 （ ）
A．甲、丁互为同位素 B．乙、丁属于同一种元素
C．甲、丙的核电荷数不同 D．甲、丙为同一种原子
【答案】B
【解析】（1）具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素原子；
（2）元素的本质区别是质子数不同；
（3）质子数=核外电子数=核外电子数；
（4）同种原子的质子数相同。
【解答】甲的核外电子数为1，则它的质子数为1；丁的核外电子数为2，则它的质子数为2。二者的质子数不同，肯定不是同位素，故A错误；
乙的核外电子数为2，则质子数为2，那么乙和丁的质子数相同，为同种元素，故B正确；
甲的核电荷数为1，则它的质子数为1；丙的的核电荷数为1，则丙的质子数为1，则甲和乙的核电荷数相同，故C错误；
甲和丙的质子数相等，但是中子数不同，那么为同位素原子，故D错误。
10．如图为某原子结构模型的示意图，其中a、b、c是构成该原子的三种不同粒子。下列说法正确的是（ ）
A．决定该原子种类的粒子是b B．原子中b与c的数目一定相同
C．原子中a 与c的数目一定相同 D．原子的质量集中在a和c上
【答案】C
【解析】A、根据质子数决定原子的种类解答；
B、根据在原子中质子数和中子数不一定相等解答；
C、根据原子中质子数=电子数解答 ；
D、根据原子的质量主要集中在原子核中即质子数和中子数上解答。
【解答】 A、质子数决定元素的种类，决定该原子种类的粒子是c， 故错误；
B、质子数和中子数不一定相等，原子中b 与c的数目不一定相同，故错误；
C、原子中质子数=电子数，a与c的数目一定相同，故正确。
D、原子的质量主要集中在原子核上，集中在b和c上，故错误；
故选C。
11．（2024八下·杭州期中） 下列粒子结构示意图得出的结论中，错误的是( )
A．①④ 属于同种元素 B．②③④ 属于离子
C．⑤ 易失去电子成为阳离子 D．①⑤ 的结构不稳定
【答案】B
【解析】A、根据不同种元素最本质的区别是质子数不同，元素的种类由 质子数决定，进行解答；
B、根据当核电荷数＝质子数＝核外电子数，为原子；当核电荷数＝质子数＞核外电子数，为阳离子；当核电荷数＝质子数＜核外电子数，为阴离子；进行解答；
C、根据原子结构示意图的特点：稀有气体元素，原子最外层电子数为8（氦为2 ）；金属元素的最外层电子数一般少于4，易失去最外层电子形成阳离子；非金属元素的最外层电子数一般多于4，易得到电子，形成阴离子；
D、根据原子结构示意图的特点，进行解答。
【解答】A、根据不同种元素最本质的区别是质子数不同，元素的种类由 质子数决定，可知①④中的质子数相同，因此属于同种元素；故A正确；
B、根据当核电荷数＝质子数＝核外电子数，为原子；故②为原子；当核电荷数＝质子数＞核外电子数，为阳离子；当核电荷数＝质子数＜核外电子数，为阴离子；可知③中核电荷数＝质子数＝11＞核外电子数10，为阳离子；④中核电荷数＝质子数＝9＜核外电子数＝10，为阴离子；故B错误；
C、根据原子结构示意图的特点：稀有气体元素，原子最外层电子数为8（氦为2 ）；金属元素的最外层电子数一般少于4，易失去最外层电子形成阳离子；非金属元素的最外层电子数一般多于4，易得到电子，形成阴离子；粒子结构示意图由可知⑤属于金属元素，易失去最外层电子形成阳离子；故C正确；
D、根据原子结构示意图的特点，①易得到电子，形成阴离子，⑤易失去最外层电子形成阳离子，因此说结构不稳定；故D正确；
故答案为：B。
12．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克构成的。u夸克带电量为+e，d夸克带电量为-e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（ ）
A．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
B．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由2个u夸克和1个d夸克构成
C．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和1个d夸克构成
【答案】C
【解析】质子带正电，而中子不带电，据此分析判断。
【解答】由质子带一个单位正电荷，中子不带电，
设质子中u夸克、d夸克个数分别是x、y，x、y取正整数，
则；解得：x=2、y=1；
设中子中u夸克d夸克个数分别是m、n，m、n取正整数。
，
解得：m=1、n=2。
故选C。
13．推理是研究和学习科学的一种重要方法。正电子、负质子都是反粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，质量相等，电性相反。科学家已发现反氢原子。你推测反氢原子的结构可能是( )
A．由1个带负电荷的质子和1个带正电荷的电子构成
B．由1个质子和1个电子构成
C．由1个带负电荷的质子和1个电子构成
D．由1个质子和1个带正电荷的电子构成
【答案】A
【解析】根据反物质和正物质的特点分析判断。
【解答】氢原子含有1个质子和一个电子。而反氢原子与它质量相同，即具有的质子数和电子数相同，只是电性相反，即它含有1个带负电荷的质子和1个带正电荷的电子。故A正确，而B、C、D错误。
14．（2023八下·浙江期中）化学上常用符号””表示原子的构成，其中X代表元素符号，Z表示原子核内的质子数，A表示原子核内质子数与中子数之和。已知Xn+和Ym-的电子层排布完全相同，则下列关系正确的是（ ）
A．b-a=d-c B．a+n=c-m C．a-n=c+m D．b-n=d+m
【答案】C
【解析】原子失去电子形成阳离子，原子得到电子形成阴离子，据此分析判断。
【解答】根据 Xn+ 可知，它是该原子失去n个电子形成的，即外层电子数为：a-n；
根据 Ym- 可知，它是该原子得到m个电子形成的，即外层电子数为：c+m；
那么得到：a-n=c+m。
15．（2024八下·吴兴期中）甲乙丙三种原子的原子核如图所示，互为同位素原子的是 ，相对原子质量相等的是 。
【答案】甲乙；乙丙
【解析】根据互为同位素原子质子数相等，相对原子质量＝质子数+中子数分析。
【解答】互为同位素原子质子数相等，中子数不相同，则甲和乙互为同位素。相对原子质量＝质子数+中子数，乙和丙相对原子质量相等。
故答案为：甲乙；乙丙。
16．用序号回答：在①分子、②原子、③质子、④电子⑤离子、⑥原子核、⑦中子、⑧元素中，选择填空。
（1）构成物质的基本微粒是 (写出3种)，其中 是化学变化中的最小微粒，它是由 和 构成的。
（2）元素的种类由 数决定。
（3）Mg和Mg2+因具有相同的 数，故属于同种 。
【答案】（1）①②⑤；②；④；⑥
（2）③
（3）③；⑧
【解析】（1）根据物质的构成，原子的定义及构成分析；
（2）根据元素种类由质子数决定分析；
（3）根据元素种类由质子数决定分析。
【解答】（1） 构成物质的基本微粒是分子、原子和离子，故选 ①②⑤ ；原子是化学变化中的最小微粒，由原子核和电子构成。
（2）元素的种类由质子数决定。
（3） Mg和Mg2+因具有相同的质子数，属于同种元素。
故答案为：（1） ①②⑤ ； ② ； ② ； ② ；（2） ③ ；（3） ③ ； ⑧ 。
17．（2023八下·兰溪期中）在分子、原子、质子、中子、电子、原子核这些微粒中：
（1）能保持物质化学性质的微粒有 。
（2）显示电中性的微粒有 。
（3）质量最小的微粒是 。
（4）在同一原子里数目相等的是 。
【答案】（1）分子、原子（2）分子、原子、中子
（3）电子（4）质子与电子
【解析】（1）原子、分子、离子是三种构成物质的微粒。由分子构成的物质，由分子保持其化学性质；由原子构成的物质，由原子保持其化学性质；由离子构成的物质，由离子保持其化学性质；故答案为“分子、原子”。
（2）原子由原子核和核外电子构成，原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，在原子中，带负电的电子数和带正电的质子数相等，在原子中，正负电荷相互抵消，故原子呈电中性。分子是由原子构成的，所以分子也呈电中性。故答案为“分子、原子、中子”。
（3）原子由原子核和核外电子构成，原子核体积很小，但几乎原子的全部质量都集中在原子核中，所以在上述粒子中电子是质量最小的微粒。
（4）原子由原子核和核外电子构成，原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，一个电子带一个单位负电荷，一个质子带一个单位正电荷，而在原子显电中性，所以在同一原子中电子数等于质子数。
物质的化学性质由构成该物质的微粒保持，所以能保持物质化学性质的微粒有原子、分子和离子。
原子由原子核和核外电子构成，原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，一个电子带一个单位负电荷，一个质子带一个单位正电荷，正负电荷相互抵消，故原子呈电中性。而分子是由原子构成的，所以分子也呈电中性。
一个电子的质量约为，一个质子的质量约为，一个中子的质量约为。
18．（2024八下·余杭期末）为进一步探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验，实验中发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向运动；只有少数靠近结构A附近的α粒子发生了的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的几乎达到180°。请回答：
（1）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向运动，此现象 道尔顿认为原子是实心的（填“支持”或“不支持”）．
（2）只有少数靠近结构A附近的α粒子发生了偏转，结构A指的是原子中的 ，同时说明了结构A与α粒子带 电荷（填“同种”或“异种”）。
【答案】（1）不支持（2）原子核；同种
【解析】（1）原子核带正电荷， α粒子带正电荷，如果原子是实心的，那么所有的α粒子都会受到排斥力的作用而改变运动轨迹，据此分析；
（2）原子由核外电子和中间的原子核构成，电子带负电，原子核带正电荷，α粒子带正电荷，根据电荷之间的相互作用规律分析。
【解答】（1）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向运动，说明它们没有受到排斥力，即绝大部分空间都是空的，则此现象不支持道尔顿认为原子是实心的。
（2）只有少数靠近结构A附近的α粒子发生了偏转，结构A指的是原子中的原子核，同时说明了结构A与α粒子带同种电荷。
19．（2024八下·嵊州期末） 1911年，卢瑟福等人用一些高速运动的α粒子(由两个中子和两个质子构成)轰击金箔，发现大多数α粒子穿过金箔后仍保持原来的运动方向，少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子发生反弹。
（1）统计不同偏转角度的α粒子数量，符合实验现象的图像是____。
A． B．
C． D．
（2）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子被打出，而α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成了氧原子。根据所学知识推测，被打出的微粒一定是 。
【答案】（1）A
（2）质子
【解析】（1）原子内部原子核的体积很小，但是质量很大，极少数α粒子会受到电磁力而改变运动方向，大多数不会受到影响，据此分析解答。
（2）根据原子的种类由质子数决定进行分析
【解答】（1） 原子核质量比α粒子大很多，且体积很小，所以当α粒子正碰到金原子核被弹了回来，且是很少被弹回，而大多数α粒子的运动方向不变，继续沿原来的方向前进，能说明原子内部绝大部分是空的。
故选A；
（2）卢瑟福从氮原子中打出了1个微粒，α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成了氧原子，说明原子核内的质子数变成了8个，所以打出了一个质子。
20．（2024八下·临平期末）如图是锂原子的构成示意图，根据图示信息回答下列问题：
（1）锂原子的核电荷数为
（2）锂原子核外有 个电子。
（3）下列对原子构成的理解错误的是 （填字母）。A.原子整体不显电性；B.原子核是不可分割的实心球体；C.原子核比原子小得多；D.原子质量主要集中在原子核上
【答案】（1）3 （2）3 （3）B
【解析】（1）根据原子核中带正电荷的粒子为质子，质子数＝核龟荷数分析；
（2）根据原子中质子数＝电子数分析；
（3）根据原子的构成分析。
【解答】（1）由图示可知，锂原子原子核有3个单位正电荷粒子，则锂原子的质子数＝核电荷数＝3。
（2）原子中质子数＝电子数，锂原子核外有3个电子。
（3） A.原子整体不显电性，正确；B.原子核是由质子和中子构成的，错误；C.原子核比原子小得多，正确；D.电子质量很小原子质量主要集中在原子核上 ，正确。
故答案为：（1）3；（2）；（3）B。
21．（2024八下·余杭期末）氕、氘、氚是氢的三种同位素原子，它们的原子结构模型如图所示，相关信息如表。试回答：
（1）由图可知，原子结构模型中的“●”表示的粒子是 。
（2）超重水有一定的放射性。一个超重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成，其化学式可表示为。中T的化合价为 ，的相对分子质量为 。
名称 符号 相对原子质量
氕 H 1
氘 D 2
氚 T 3
【答案】（1）质子 （2）＋1；22
【解析】（1）根据氕、氘、氚是氢的三种同位素原子，由氕、氘、氚的原子结构模型图，结合它们的相对原子质量，它们的质子数相同，中子数不同，进行分析解答。
（2）①根据在化合物中正负化合价代数和为零；
②相对分子质量等于相对原子质量与个数的乘积之和。
【解答】 （1）由氕、氘、氚是氢的三种同位素原子，由氕、氘、氚的原子结构模型图，结合它们的相对原子质量，它们的质子数相同，中子数不同，原子结构模型中的“ ● ”表示的粒子是质子；
（2）①在 中，氧元素一般显-2价，设T的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）=0，则x=+1价，即T的化合价为+1价；
②的相对分子质量为：3×2+16=22。
22．（2024八下·长兴期中）人类对原子结构的认识，经历了道尔顿、汤姆生、卢瑟福和波尔等科学家不断的探索。1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（一个α粒子内含2个质子）轰击金箔实验，发现以下现象。
现象1：大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来运动方向；
现象2：少部分α粒子改变原来的运动方向；
现象3：极少数α粒子被弹了回来。
（1）请分析现象3的原因： 。
（2）根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量，并绘制成图象（如图）。其中能说明原子内部绝大部分是空的数据是 （用字母表示）点。
（3）下列是根据卢瑟福核式原子结构构建的原子模型，则下列各示意图所描述的微粒不属于同一类原子的是 。
【答案】（1）原子核很小且质量很大
（2）A
（3）D
【解析】大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来运动方向说明原子内部大部分空间是空的， 少部分α粒子改变原来的运动方向是由于原子核和粒子之间的排斥力， 极少数α粒子被弹了回来说明原子核质量相对很大。
【解答】（1）有极少数α粒子被弹了回来，说明碰到了比它质量大得多的物质，即原子核很小且质量很大；
（2）绝大多数α粒子穿过后方向不变即α粒子偏转角度为0，这是由于它们穿过了原子内部的空间，这也说明原子内部绝大部分空间是空的，故图乙中A点能说明原子内部绝大部分是空的；
（3）同一类原子中原子核中的质子数相同；A、B、C、D中的质子数分别为1、1、1、2，故选项中描述的微粒不属于同一类原子的是D。
23．（2024八下·湖州期中）探究原子结构的奥秘。
【情景提供】19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1897年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
【进行实验】1911年卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验（如图甲）。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子却发生了较大的偏转，且有极少数α粒子的偏转超过90°、有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来（如图乙）。
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生大角度偏转。于是，卢瑟福推测：原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上。这里“很小的结构”指的是 。
（2）根据α粒子散射实验数据，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像（如图丙）。结合图丙，请列举得出“原子内部绝大部分空间是空的”这一结论的主要证据是 。
（3）基于α粒子散射实验的研究，你认为丁图中最符合实际的原子结构为 （填字母）。
【拓展与应用】在认识原子结构模型的基础上，为强化同学们对分子结构模型的理解，老师布置了制作甲烷分子模型的实践性活动，并为此次活动设计了相应的评价量表：
“甲烷分子结构模型制作”评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 两种颜色，原子大小比例合理 两种颜色，原子大小比例不合理 同种颜色，原子大小比例失调
指标二 形态规整、能很好体现分子的正四面体结构 形态规整、但不能体现分子的立体结构 形态扭曲与实际不符
（4）小科、小红两位同学均用超轻粘土制作甲烷分子模型（如图戊所示）。参照评价量表，组长把小红作品的“指标一”评定为“优秀”，而“指标二”评定为“合格”。为使该模型的“指标二”达到“优秀”，请你对该模型提出合理的改进建议： 。
【答案】（1）原子核
（2）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，
（3）C
（4）将中间的碳原子进行适当处理，将周围的四个氢原子安装在对应位置构成一个正四面体结构
【解析】（1）原子由原子核和核外电子构成，原子核在原子中间带正电荷，虽然很小但是质量很大，电子几乎没有质量带负电荷；
（2）如果原子内部大部分都是空的，那么大部分α粒子 不会受到原子核的排斥力而改变运动方向，据此分析；
（3）根据原子的核式结构分析；
（4）根据指标二中优秀与合格的区别分析解答。
【解答】（1）卢瑟福推测：原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上。这里“很小的结构”指的是原子核；
（2）出“原子内部绝大部分空间是空的”这一结论的主要证据是： 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 。
（3）根据散射实验可知，原子中间为原子核，周围几乎都是空的，故选C；
（4）为使该模型的“指标二”达到“优秀”，我的建议是：将中间的碳原子进行适当处理，将周围的四个氢原子安装在对应位置构成一个正四面体结构即可。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 原子结构的模型
考点一、原子结构模型的建立
（一）原子结构模型的建立
时间 模型类型 科学家 模型说明 建立模型的依据
1803 实心球模型 道尔顿(英国) 认为原子是一个实心球体 猜测
1897 枣糕模型(又叫西瓜模型) 汤姆生(英国) 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干那样镶嵌其中 汤姆生发现电子，且测得电子带负电，而原子显电中性
1911 核式结构模型(又叫行星模型) 卢瑟福(英国) ①原子的大部分体积是空的②在原子的中心有一个很小的原子核③原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动 a粒子轰击金属箔实验
1913 分层模型 玻尔(丹麦) 电子在原子核外空间的一定轨道上分层绕核做高速的运动 带负电的电子只能在原子内的一些特定稳定轨道上运动
建立模型往往需要有一个不断完善 、不断修正的过程，以使模型更接近事物的本质。
（二）原子的构成
原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构成的。电子在原子核外空间做高速运动，一个电子带一个单位负电荷，原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷总数相等，电性相反，因此原子呈电中性。
（三）原子核与原子大小的比较
原子很小，原子核更小。原子核的半径大约是原子半径的十万分之一，原子核的体积虽然很小，但它几乎集中了原子的全部质量。
【能力拓展】卢瑟福的a粒子轰击金属箔实验
如图所示，a粒子是一种带正电荷的粒子，用它轰击金属箔，发现多数x粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向，但有极少数a粒子发生了较大角度的偏转，甚至有个别的a粒子被弹回。实验结论:
①原子核体积很小，原子内部有很大空间，所以大多数a粒子能穿透金箔；
②原子核带正电，a粒子途经原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向；
③原子核的质量比a粒子大得多，当a粒子碰到体积很小的原子核时被弹了回来。
典例1：（2024八下·长兴期末）为破解原子内部结构的奥秘，一代又一代科学家进行了不懈地探索。
史料一：1897年，英国科学家汤姆生通过实验发现了带负电的电子，并推测原子中还有带正电的粒子，从而建立了西瓜模型。
史料二：1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验，发现如下现象：
①绝大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向；②有小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少部分a粒子被弹了回来。从而建立了原子核式结构模型。
史料三：1913年，丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动。
（1）根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像如图所示，其中符合实验现象的图像是 ．
（2）从原子结构模型的建立过程中，我们发现____。（可多选）
A．汤姆生、卢瑟福等科学家都是在实验的基础上，通过推理和想象建构原子模型
B．卢瑟福的原子核式结构模型推翻了汤姆生对原子内部结构的所有观点
C．玻尔改进了卢瑟福的原子结构模型，使人们对原子结构的认识达到了完美的境界
D．建立模型往往需要有一个不断完善、不断修正的过程，以使模型更接近事物的本质
变式1：（2024八下·余杭期末）如图是卢瑟福将带正电的α粒子流轰击金箔后的运动轨迹示意图，其中能说明原子质量几乎全部集中在原子核内的轨迹（ ）
A．a B．b C．c D．d
变式2：（2023八下·金华期中）人们为了解释原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。1803年，道尔顿提出原子概念，他认为一切物质都是由原子构成的。1897年，汤姆生发现原子中存在一种带负电荷的粒子，证明原子是可以再分的，又提出了“面包模型”。1911年，英国科学家卢瑟福为探索原子的内部结构，用带正电的α粒子轰击金属箔，发现如下现象：①大多数α粒子能穿透金属箔而不改变原来的运动方向；②有小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少部分α粒子被弹了回来。请回答：
（1）汤姆生发现的粒子是 。
（2）卢瑟福的α粒子轰击金属箔实验的上述现象中，能证明原子核带正电的现象是 （填序号）。
（3）通过实验，卢瑟福认为“原子的大部分质量都集中到了中心一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是 。
变式3：电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢 1910年英国科学家卢瑟福做了著名的粒子轰击金箔实验，如图所示。
实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大角度的偏转，极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
猜想与假设：α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样，运动方向不会发生明显的改变。除非原子的大部分质量集中到一个很小的结构上，否则大角度的偏转是不可能的。
解释与结论：
（1）大多数α粒子不改变原来的运动方向，说明 。
（2）若原子的质量和正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就 。
（3）卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是 。
（4）根据α粒子散射实验结果，以下原子结构图示最合理的是____。
A． B． C．
考点二、揭开原子核的秘密
（一）原子核的构成
(1)原子核是由更小的两种粒子一质子和中子构成的(氢原子除外）
(2)原子核带正电，原子核中一个质子带一个单位正电荷，中子不带电；核外电子带负电，一个电子带一个单位负电荷。而原子呈电中性，因此质子数 = 核外电子数。
(3)科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数。核电荷数 = 质子数。
（二）构成原子的各种粒子之间的关系
(1)原子中，核电荷数=质子数=核外电子数。如氧原子核内有8个质子，则氧原子核带8个单位正电荷(即+8)， 即核电荷数为8，而核外电子数也为8。
(2)中子数不一定等于质子数。如钠原子的质子数为11，中子数为12，两者并不相等。
(3)原子核内一定有质子， 但不一定有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而没有中子。
（三）质子、中子和电子的质量比较
原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小，原子的质量主要集中在原子核上。
【拓展提高】
科学家又对质子和中子的构成进行了研究，发现质子和中子都是由更微小的基本粒子-夸克构成的。夸克还可以再分。有关夸克的结构和性质还在研究中。
典例1：（2023八下·嘉兴期末）2019年，俄罗斯的科学家找到了一种新的元素，暂定名为Uue，其质子数为119，中子数为180。下列关于Uue的说法错误的是（ ）
A．Uue原子核外电子数为119 B．相对原子质量为299
C．Uue核电荷数为180 D．Uue原子呈电中性
变式1：（2024八下·杭州期末）2024年5月嫦娥六号探测器登陆月球背面采样，科学研究院团队将对嫦娥六号采集的月壤样品中存在的钛（Ti）含量进行研究。Ti的相对原子质量为49，核外电子数为是22。则钛原子的质子数为（ ）
A．71 B．49 C．27 D．22
变式2：小柯学习科学知识时很懂得联想和类比。他想，书本上说卢瑟福研究发现的原子结构模型叫太阳系模型，如果把八大行星看作是原子中的八个核外电子的话，那么（ ）
A．“太阳”相当于一个原子
B．“太阳”中肯定有八个中子
C．“太阳”中肯定有八个质子
D．“太阳系”相当于一个碳原子
变式3：（2023八下·柯桥期末） 1854年法国化学家德维尔在实验室中意外地发现一种新元素。已知该元素的一个原子中含有40个微粒，其中14个微粒不带电，则该原子的质子数是 个，中子数是 个。
考点三、带电的原子-离子
（一）离子
带电的原子或原子团。原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的原子集团，在许多化学反应中作为一个整体参加反应。
（二）离子的分类
(1)阳离子:带正电荷的原子或原子团，如钠离子铵根离子。
(2)阴离子:带负电荷的原子或原子团，如氯离子硫酸根离子。
（三）离子的形成
一般来说，金属原子容易失去最外层电子变成阳离子，非金属原子容易得到电子变成阴离子。
（四）原子与离子的比较
项目 原子 离子
阳离子 阴离子
结构关系 质子数 = 电子数 质子数 > 电子数 质子数 < 电子数
电性 呈电中性 带正电 带负电
相互转化 同种元素的原子和离子的原子核相同，原子得、失电子后形成阴、阳离子
（五）氯化钠的形成
钠在氯气中燃烧时，钠原子失去1个电子形成带正电荷的钠离子，氯原子得到1个电子形成带负电荷的氯离子。带相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，构成了呈电中性的氯化钠。
典例1：金属钠的化学性质很活泼，很容易与空气中的水蒸气、氧气等物质反应，它需要浸泡于液体石蜡、矿物油和苯系物中密封保存，大量钠通常在铁桶中充氩气密封保存。在纯度要求不高且少量保存时可浸入煤油中，如实验室保存。但是金属钠与氯气反应生成氯化钠后，钠离子相对稳定。请查阅相关资料，分析钠离子与钠原子化学性质不同的原因。
变式1：（2024八下·长兴月考）对 Mg和Mg2+认识正确的是 ( )
A．Mg和Mg2+不是同一种元素 B．Mg和Mg2+化学性质不同
C．Mg2+比Mg少两个质子 D．Mg2+比Mg多两个电子
变式2：钠原子失去一个电子得到钠离子。钠原子与钠离子相比，下列说法中正确的是( )。
A．核外电子数相同 B．核内中子数不同 C．电性相同 D．属于同一种元素
变式3：（2023八下·下城期中）（1）如图为某粒子R的结构示意图：
①当x＝10+y时，该粒子为 （填“原子”或“阳离子”或“阴离子”）。
②若该结构示意图表示的粒子是Cl﹣，则y＝ 。
考点四、原子的“孪生兄弟”
（一）元素
具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子总称为元素。如氧元素就是所有核电荷数为8的氧原子的总称，氢元素就是所有核电荷数为1的氢原子的总称。
（二）同位素
(1)定义:原子核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子互为同位素原子。
(2)同位素原子是一种元素的不同种原子。如三种氧原子:氧-16、氧-17、氧-18的质子数均为8，中子数分别为8、9、10，因此它们都属于氧元素，不同的是其核内的中子数。
(3)同位素原子的表示方法
为了区分元素的同位素原子，常用原子符号(AzX)表示，其中X表示原子种类，Z表示质子数，A表示质子数和中子数之和。如氢有氕(11H)、氚(21H )氚(31H)三种同位素。
(4)同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。如质谱分析中，用稳定同位素原子作为示踪原子；核潜艇利用铀的同位素裂变释放的能量作为动力；利用放射性同位素对一些脏器进行扫描，诊断肿瘤等疾病；根据放射性同位素的半衰期，进行古董鉴定。
典例1：（2023八下·杭州期末）如图表示四种原子的结构模型(“·”、”O”和”●”分别表示电子、中子、质子)，下列说法正确的是（ ）
A．甲、丙的核电荷数不同 B．甲、丙为同一种原子
C．乙、丁属于同一种元素 D．甲、乙互为同位素原子
变式1：（2024八下·临平月考）据科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的He－3，其原子核中质子数为2、中子数为1。而地球上的氦主要以He－4（比He－3多一个中子）形式存在。下列说法正确的是（ ）
A．He－3的相对原子质量为3克 B．He－3的原子核外有3个电子
C．He－3和He－4的原子质量相同 D．He－3和He－4核外电子数相同
变式2：（2024八下·义乌月考） 2023年5月 29 日在神舟十六号载人飞行任务新闻发布会上，我国宣布将在2030年前实现中国人首次登陆月球。月球的矿产资源极为丰富，以铁为例，仅月面表层5cm厚的沙土中就含有上亿吨铁，这里的“铁”指的是 (填“元素”、“分子”或“原子”)，已知铁原子的核电荷数为26，则铁原子的核外电子数是 。探测还发现月球上有大量可开采的氦-3，它是一种高效的核聚变燃料。而地球上的氦元素主要以氦-4形式存在，这两种原子互为 原子。
变式3：（2023八下·浙江期中）小明同学收集了一些微粒的资料，请你和他一起根据表格数据回答下列问题。
粒子名称 质子数 中子数 电子数
A 14 14 14
B 26 30 24
C 14 14 18
D 14 18 14
（1）表格中属于互为同位素原子的是 。
（2）已知微粒B是铁元素的一种微粒，根据表格信息写出微粒B的符号 。
（3）比较C与D两种微粒，其中质量较大的是 。
1．（2024八下·温州期中）人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期。以下是不同时期科学家提出的原子结构模型 （如图所示），其中符合原子结构模型建立先后顺序的是
①玻尔：分层模型 ②卢瑟福：核式结构 ③汤姆生：面包模型
A．①→②→③ B．③→②→① C．①→③→② D．③→①→②
2.（2024八下·余杭期末）2023年10月3日，我国科学家发现战略性关键金属新矿物——铌包头矿。铌包头矿富含铌等元素。铌原子的核电荷数为41，相对原子质量为93，则该原子核内质子数为（ ）
A．41 B．52 C．93 D．134
3．（2023八下·滨江期末）16O和18O是氧元素的两种同位素原子，则由16O构成的氧分子和由18O构成的氧分子，不同的是（ ）
A．质子数 B．中子数 C．电子数 D．氧原子个数
4．（2024八下·温州月考）月球上的土壤含有丰富的氦-3，氦-3是理想的核聚变燃料，地球上的氦元素主要以氦-4形式存在。氦-3和氦-4互为同位素原子(如右图)，它们不相同的是 ( )
A．质子数 B．中子数 C．电子数 D．原子数
5．（2024八下·余杭期中） 中国计划在2030年前实现载人登陆月球。月球土壤中含量较高的元素有氧、硅和铁等，氧元素与铁元素的本质区别是( )
A．质子数不同 B．中子数不同
C．质量不同 D．相对原子质量不同
6．（2024八下·嘉兴期末）科学家通过艰辛的探索，揭示了原子结构的秘密。如图为原子结构的行星模型，该模型不能反映的是（ ）
A．原子由原子核与电子构成
B．电子在原子核外空间绕核运动
C．原子核中质子数与核外电子数相等
D．原子核体积只占原子的很小一部分
7．（2024八下·拱墅期末）1911年，英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得到了如图所示的实验现象。该实验不能得出的结论是（ ）
A．原子中原子核的体积很小 B．原子中原子核的质量较大
C．原子中原子核带正电 D．原子核由质子和中子构成
8．（2024八下·苍南期末）核废水中含有大量的氚，一旦进入人体可能会对人造成辐射损害．氕原子和氚原子结构如图所示，下列说法正确的是（ ）
氕原子 氚原子
A．氕原子与氚原子相对原子质量相同
B．氕原子与氚原子的核外电子数不同
C．氕原子与氚原子的质子数相同
D．氕原子与氚原子的中子数相同
9．用“”“”“”分别表示质子、中子和电子，下图表示四种原子的结构模型。下列有关说法中正确的是 （ ）
A．甲、丁互为同位素 B．乙、丁属于同一种元素
C．甲、丙的核电荷数不同 D．甲、丙为同一种原子
10．如图为某原子结构模型的示意图，其中a、b、c是构成该原子的三种不同粒子。下列说法正确的是（ ）
A．决定该原子种类的粒子是b B．原子中b与c的数目一定相同
C．原子中a 与c的数目一定相同 D．原子的质量集中在a和c上
11．（2024八下·杭州期中） 下列粒子结构示意图得出的结论中，错误的是( )
A．①④ 属于同种元素 B．②③④ 属于离子
C．⑤ 易失去电子成为阳离子 D．①⑤ 的结构不稳定
12．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克构成的。u夸克带电量为+e，d夸克带电量为-e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（ ）
A．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
B．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由2个u夸克和1个d夸克构成
C．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和1个d夸克构成
13．推理是研究和学习科学的一种重要方法。正电子、负质子都是反粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，质量相等，电性相反。科学家已发现反氢原子。你推测反氢原子的结构可能是( )
A．由1个带负电荷的质子和1个带正电荷的电子构成
B．由1个质子和1个电子构成
C．由1个带负电荷的质子和1个电子构成
D．由1个质子和1个带正电荷的电子构成
14．（2023八下·浙江期中）化学上常用符号””表示原子的构成，其中X代表元素符号，Z表示原子核内的质子数，A表示原子核内质子数与中子数之和。已知Xn+和Ym-的电子层排布完全相同，则下列关系正确的是（ ）
A．b-a=d-c B．a+n=c-m C．a-n=c+m D．b-n=d+m
15．（2024八下·吴兴期中）甲乙丙三种原子的原子核如图所示，互为同位素原子的是 ，相对原子质量相等的是 。
16．用序号回答：在①分子、②原子、③质子、④电子⑤离子、⑥原子核、⑦中子、⑧元素中，选择填空。
（1）构成物质的基本微粒是 (写出3种)，其中 是化学变化中的最小微粒，它是由 和 构成的。
（2）元素的种类由 数决定。
（3）Mg和Mg2+因具有相同的 数，故属于同种 。
17．（2023八下·兰溪期中）在分子、原子、质子、中子、电子、原子核这些微粒中：
（1）能保持物质化学性质的微粒有 。
（2）显示电中性的微粒有 。
（3）质量最小的微粒是 。
（4）在同一原子里数目相等的是 。
18．（2024八下·余杭期末）为进一步探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验，实验中发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向运动；只有少数靠近结构A附近的α粒子发生了的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的几乎达到180°。请回答：
（1）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向运动，此现象 道尔顿认为原子是实心的（填“支持”或“不支持”）．
（2）只有少数靠近结构A附近的α粒子发生了偏转，结构A指的是原子中的 ，同时说明了结构A与α粒子带 电荷（填“同种”或“异种”）。
19．（2024八下·嵊州期末） 1911年，卢瑟福等人用一些高速运动的α粒子(由两个中子和两个质子构成)轰击金箔，发现大多数α粒子穿过金箔后仍保持原来的运动方向，少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子发生反弹。
（1）统计不同偏转角度的α粒子数量，符合实验现象的图像是____。
A． B．
C． D．
（2）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子被打出，而α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成了氧原子。根据所学知识推测，被打出的微粒一定是 。
20．（2024八下·临平期末）如图是锂原子的构成示意图，根据图示信息回答下列问题：
（1）锂原子的核电荷数为
（2）锂原子核外有 个电子。
（3）下列对原子构成的理解错误的是 （填字母）。A.原子整体不显电性；B.原子核是不可分割的实心球体；C.原子核比原子小得多；D.原子质量主要集中在原子核上
21．（2024八下·余杭期末）氕、氘、氚是氢的三种同位素原子，它们的原子结构模型如图所示，相关信息如表。试回答：
（1）由图可知，原子结构模型中的“●”表示的粒子是 。
（2）超重水有一定的放射性。一个超重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成，其化学式可表示为。中T的化合价为 ，的相对分子质量为 。
名称 符号 相对原子质量
氕 H 1
氘 D 2
氚 T 3
22．（2024八下·长兴期中）人类对原子结构的认识，经历了道尔顿、汤姆生、卢瑟福和波尔等科学家不断的探索。1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（一个α粒子内含2个质子）轰击金箔实验，发现以下现象。
现象1：大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来运动方向；
现象2：少部分α粒子改变原来的运动方向；
现象3：极少数α粒子被弹了回来。
（1）请分析现象3的原因： 。
（2）根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量，并绘制成图象（如图）。其中能说明原子内部绝大部分是空的数据是 （用字母表示）点。
（3）下列是根据卢瑟福核式原子结构构建的原子模型，则下列各示意图所描述的微粒不属于同一类原子的是 。
23．（2024八下·湖州期中）探究原子结构的奥秘。
【情景提供】19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1897年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
【进行实验】1911年卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验（如图甲）。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子却发生了较大的偏转，且有极少数α粒子的偏转超过90°、有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来（如图乙）。
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生大角度偏转。于是，卢瑟福推测：原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上。这里“很小的结构”指的是 。
（2）根据α粒子散射实验数据，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像（如图丙）。结合图丙，请列举得出“原子内部绝大部分空间是空的”这一结论的主要证据是 。
（3）基于α粒子散射实验的研究，你认为丁图中最符合实际的原子结构为 （填字母）。
【拓展与应用】在认识原子结构模型的基础上，为强化同学们对分子结构模型的理解，老师布置了制作甲烷分子模型的实践性活动，并为此次活动设计了相应的评价量表：
“甲烷分子结构模型制作”评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 两种颜色，原子大小比例合理 两种颜色，原子大小比例不合理 同种颜色，原子大小比例失调
指标二 形态规整、能很好体现分子的正四面体结构 形态规整、但不能体现分子的立体结构 形态扭曲与实际不符
（4）小科、小红两位同学均用超轻粘土制作甲烷分子模型（如图戊所示）。参照评价量表，组长把小红作品的“指标一”评定为“优秀”，而“指标二”评定为“合格”。为使该模型的“指标二”达到“优秀”，请你对该模型提出合理的改进建议： 。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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